[发明专利]采用Kalman滤波器进行联合检测的方法及装置

说明书

发明领域

本发明涉及到无线移动通讯系统的多用户检测过程中，采用Kalman滤波器进行联合检测的方法及装置。

背景技术

无线移动通讯系统的多用户检测是指网络系统通过对多个用户的信号同时进行检测，把各个用户的信号分离出来，降低或消除多址干扰，以改善系统性能，提高系统的容量。现有的多用户检测技术通常利用多个用户的码元、时间、信号幅度以及相位等信息联合检测单个用户的信号，因此，多用户检测又常被称为联合检测。而将具有联合检测功能的装置称为联合检测器。

目前，无线移动通讯系统中使用的联合检测器采用了迫零线性块均衡的联合检测技术，该技术通过用户码字、信道冲击响应等先验信息，对用户信号进行无偏估计，迫使码间干扰(简称为ISI)和多址干扰(简称为MAI)为零，在很大程度上排除了ISI和MAI的影响，从而较为准确的估计出信号。但是，迫零线性块均衡的联合检测技术存在两个明显的缺陷：(1)没有考虑噪声的影响，从而在频谱为零的地方放大了噪声；(2)只有在眼图张开的地方才能降低码间干扰(ISI)。

为了提高采用迫零线性块均衡技术联合检测器的性能又提出了最小均方误差线性均衡技术，该技术在迫零相关检测器后面加上了维纳滤波器。该技术考虑了背景噪声的影响，并利用接收信号的功率值，使实际数据和联合检测器输出的判决变量之间的均方差最小。该技术的性能虽然比迫零线性块均衡的联合检测技术有所提高，但缺点是必须对信号的幅度和噪声方差进行估计，在较大程度上增加了检测过程的复杂程度，至今未在无线移动通讯系统中实际应用。

另外，现有的迫零线性块均衡联合检测技术需要一定的先验信息，需要使用训练序列，需要占用无线资源(通常，将不需要先验信息进行联合检测的方式，称之为盲检测)。再有，由于无线通讯系统中使用的无线资源较多，实际信道情况较为复杂，现有技术采用训练序列来准确估计信道情况也较为困难。

发明内容

为解决现有技术联合检测器采用迫零线性块均衡的联合检测技术存在的上述不足，本发明提出一种在无线移动通讯系统的多用户检测过程中，采用Kalman滤波器进行联合检测的方法及装置。本发明方法及装置充分利用Kalman滤波器的自适应特点，在联合检测过程中可以使信道预测误差和接收数据的均方误差同时达到最小，使得信道估计更为精确。同时，本发明方法及装置还充分利用Kalman滤波器所具有的良好的迭代运算能力和自适应性，在不需要先验信息的情况下估计出信道，即实现所谓的盲检测，由此，可以节约部分资源用于扩展扩频码，从而得到更多码道，容纳更多的用户。

Kalman滤波器作为一种基于信号状态空间的自适应MMSE滤波器，除具有维纳滤波器的基本性能外，还具有如下优点：(1)适用于非平稳信号的情况。Kalman滤波器的检测参数不是固定不变的，可以按照预定的方式根据接收到的信息调整检测参数，使得检测结果与接收的信号随时保持一致，即所谓的自适应性。(2)可以在不需要先验信息的情况下进行盲检测。由于Kalman滤波器具有良好的迭代运算性能，并具有自适应性，所以可以在不需要先验信息的情况下进行信道估计，即所谓盲检测。

本发明方法采用Kalman滤波器进行无线移动通讯系统的联合检测，采用与Kalman滤波器检测方程形式一致的矩阵方程式表述接收信号并对其进行估算，采用与Kalman滤波器转移方程形式一致的矩阵方程式表述预测发送信号d并对其进行估算，根据训练系列或信号估算对由矩阵A、K和F构成的滤波器的抽头权值进行预测和调整。

本发明方法采用与Kalman滤波器检测方程形式一致的矩阵方程式表述接收信号并对其进行估算的步骤包括：

接收信号矩阵方程式为：e[n]＝A[n]·d[n]+n    (1.1)

式中：e为接收机接收的总信号向量，A为扩频序列与信道冲击响应的卷积函数构造出的矩阵，d所有用户输入序列向量组成的输入矩阵，n为噪声向量，方括号里小写的n表示第n个步骤或时刻。

本发明方法采用与Kalman滤波器转移方程形式一致的矩阵方程式表述预测发送信号d并对其进行估算的步骤包括：

发送信号d的预测矩阵方程式为：